Возрастной период от 10 до 17–19 лет характеризуется достижением максимального развития большинства физических качеств – гибкости, быстроты, ловкости, силы, скоростно-силовых возможностей, а также большими изменениями выносливости, которая достигает максимального развития несколько позже – к 20–25 годам.
Средний и старший школьный возраст особенно благоприятен для физического воспитания, так как соответствует проявлениям многих сенситивных периодов развития физических качеств, т. е. периодов, наиболее чувствительных к тренирующим воздействиям.
Одно из ранних физических качеств гибкости – суставная подвижность. Совершенствование гибкости, начинающееся в дошкольном и младшем школьном возрасте, продолжается в среднем школьном возрасте. Гибкость подростков тем выше, чем больше длиннотные размеры тела. Наиболее высоких значений гибкость достигает к 15-летнему возрасту, после чего без дальнейшей тренировки начинает снижаться. У девочек гибкость выражена лучше, чем у мальчиков.
Весьма благоприятный период развития ловкости отмечается с 7 до 14 лет (с небольшим ухудшением этого качества в пике пубертатного периода). Созревание нижнетеменных третичных областей коры способствует улучшению межсенсорной интеграции и сенсомоторных взаимосвязей, формированию представлений о «схеме тела» и «схеме пространства». В результате улучшается пространственная ориентация движений и, как следствие, телесная и предметная ловкость.
По мере созревания лобных третичных областей коры больших полушарий появляются новые возможности для различных проявлений ловкости: развивается способность к формированию новых движений в необычных условиях, улучшается анализ текущей и будущей ситуации, внесение сенсорных коррекций в двигательные программы, временная оценка выполняемых действий. Развитию ловкости способствует совершенствование процессов экстраполяции.
С 10 до 15 лет резко улучшаются различные показатели качества быстроты, достигая к 15-летнему возрасту взрослых величин и сохраняясь на этом уровне примерно до 35 лет. В центральной нервной системе подростка увеличивается скорость протекания нервных процессов (лабильность нервной ткани) и повышается их подвижность, скорость смены процессов возбуждения и торможения. Это способствует повышению скорости переработки информации в коре больших полушарий. К 12-летнему возрасту заметно укорачивается время простой двигательной реакции, а к 14 годам – время сложной реакции с выбором. Совершенствование центральной регуляции движениями и повышение возбудимости и лабильности мышечного аппарата способствуют ускорению моторных актов. Особенно значительно улучшаются скоростные параметры у мальчиков.
Возраст 11–14 лет является сенситивным для развития скоростно-силовых возможностей. В этом периоде имеется наибольший прирост прыгучести, резкости ударов и бросков. К 14-15-летнему возрасту достигается наибольшая высота и дальность прыжков, особенно у мальчиков.
Мышечная сила нарастает в медленном темпе до 11-летнего возраста. Затем наступает замедление темпов ее прироста, связанное с развитием препубертатного периода (11–13 лет у мальчиков) и началом перестроечных процессов в организме. После 14 лет наблюдается существенный прирост мышечной силы, особенно выраженный у мальчиков и связанный с усиленной секрецией мужских половых гормонов (андрогенов). Становая сила у мальчиков в 12 лет составляет в среднем 50–60 кг, в 15 лет – 90-100 кг, в 18 лет – 125–130 кг.
В скелетных мышцах наблюдается миофибриллярная гипертрофия, отражающая процессы усиленного синтеза сократительных белков (актина и миозина) в миофибриллах. Под влиянием развития быстрых мотонейронов в нервной системе происходят изменения в составе мышечных волокон – заметно нарастает объем быстрых и мощных гликолитических волокон II-б типа.
Сенситивный период развития качества силы приходится на 14–17 лет. В возрасте 18–20 лет мышечная сила достигает максимальных значений для взрослого нетренированного человека. Обычно сила кисти у мужчин составляет около 70–75 % от массы тела, а у женщин – примерно 50–60 %. При отсутствии специальной тренировки сила сохраняется на этом уровне примерно до 45-летнего возраста. В юношеском возрасте устанавливается характерная для взрослого организма топография мышечной силы, однако коррекцию в нее вносит специфика мышечной тренировки.
Позже других качеств развивается выносливость к длительной циклической работе умеренной мощности. Сенситивный период ее развития приходится на возраст 15–20 лет, когда в достаточной мере созревают функции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, обеспечивающих работу аэробного характера. В 20–25 лет это качество достигает высокого развития и дольше других сохраняется в онтогенезе человека (примерно до 55 лет и более). Статическая выносливость увеличивается меньше, чем динамическая. Она уменьшается в пубертатном периоде, а затем нарастает, особенно к возрасту 18–20 лет.
В юношеском возрасте на основе значительного развития различных качественных характеристик двигательной деятельности возможна специализация во многих видах спорта и достижение высоких спортивных результатов. Лишь в видах спорта, требующих предельного развития выносливости (бег на длинные и сверхдлинные дистанции, лыжные гонки и др.), высшие достижения появляются в более позднем возрасте -20-35 лет.
Особенности энергетики мышечной деятельности и реакций вегетативных систем на физические нагрузки. В растущем и развивающемся организме энерготраты на двигательную активность составляют около половины суточных энерготрат. У мальчиков в 14–15 лет суточная двигательная активность увеличивается более, чем на треть, по сравнению с 8-9-летними. В 11–15 лет подростки делают 20–30 тыс. шагов в сутки. Их суточные энерготраты достигают в возрасте 10–12 лет 2200 ккал, в 13–15 лет – примерно 3000 ккал. В покое основные энерготраты приходятся на органы с наиболее интенсивным обменом веществ – мозг, печень, почки, а во время работы – на работающие мышцы. С этим связано то, что с увеличением роста мышц и уровня двигательной деятельности резко возрастают энерготраты.
Основного развития у подростков достигают процессы аэробной энергопродукции. Увеличение мышечной массы, преобладание в мышцах медленных волокон окислительного типа, нарастание в мышцах количества митохондрий и миоглобина, повышение активности окислительных ферментов, улучшение утилизации приносимого кровью кислорода, а также совершенствование механизмов регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем – все это приводит к повышению аэробных возможностей организма и величины МПК. Если в препубертатном периоде и во II стадии полового созревания у подростков аэробные возможности еще невелики, то на III стадии полового созревания (у девочек – в 12–13 лет, у мальчиков – в 13–14 лет) наблюдается их резкое увеличение. На этой стадии прирост максимального потребления кислорода у мальчиков составляет примерно 28 %, у девочек – 17 %. У юных спортсменов прирост максимального потребления кислорода еще больше. Максимальных значений оно достигает в возрасте 14–15 лет.
Подростки в этот период хорошо приспособлены к выполнению работы аэробного характера – циклических упражнений умеренной мощности (около 70 % МПК). Выполнение нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности (90-100 % МП К) для них трудно переносимо, так как в этом возрасте недостаточно развиты анаэробные возможности организма.
Относительные величины МПК на протяжении среднего и старшего школьного возраста (10–17 лет) практически не изменяются. Это связано с тем, что годовые приросты аэробных возможностей не превышают приростов массы тела. Однако у юных спортсменов, имеющих лучше развитые скелетные мышцы, формирующие аэробное энергообеспечение, относительные величины МПК выше, чем у сверстников, не занимающихся спортом.
Относительные величины МПК в женском организме ниже, чем в мужском. У девочек старше 8-летнего возраста относительные величины МПК в среднем школьном возрасте ниже, чем у мальчиков, на 12–20 %, в старшем школьном возрасте – на 33–39 %. Объясняется это тем, что в составе тела у них больше доля жирового компонента, потребляющего незначительное количество энергии.
Стабильные величины относительного МПК очень важны в плане отбора. Так как они не изменяются в процессе тренировки и уже в 9-10-летнем возрасте соответствуют взрослым величинам, то их следует использовать как информативные прогностические показатели для отбора детей в ДЮСШ, особенно в виды спорта, требующие развития выносливости.
Мощность выполняемой работы увеличивается с 11 до 16 лет более, чем на 200 % (для сравнения – увеличение мощности работы с 7 до 11 лет составляет всего 30 %). Объем выполненной работы максимальной мощности повышается по сравнению с 7-летним возрастом в 10 лет на 50 %, а в 14–15 лет – на 300–400 %.
За счет достигнутого высокого уровня максимального потребления кислорода и улучшения процессов координации в мышечной и вегетативных системах энергообеспечения растет также и аэробная работоспособность юношей – в зонах большой и умеренной мощности.
Однако экономичность и эффективность их работы еще не достигают взрослых значений. Коэффициент полезного действия работы, выполняемой на уровне максимального потребления кислорода, в 14–15 лет составляет всего 65–70 % взрослого уровня, а процесс восстановления значительно более длительный. У юношей 17-ти лет длительность восстановления в 2 раза превышает время восстановления у 20-летних при той же выполненной работе.
Адаптация к специфическим упражнениям отражается у систематически тренирующихся детей в более выраженных предстартовых изменениях по сравнению с детьми, не занимающимися спортом. Легче всего предстартовая настройка развивается у подростков и юношей, характеризующихся темпераментом сангвиников, затем – у холериков и у флегматиков. В периоде полового созревания у подростков из-за высокой возбудимости нервной системы особенно выражены состояния предстартовой лихорадки.